CN114538614B - 连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置及控制方法，涉及一种除磷装置及控制方法。本发明解决了现有城市污水处理厂存在的运行效果差、大量投加化学药剂、运行费用高的问题。本发明主体构筑物最前端设置预缺氧区，回流污泥回流至预缺氧区，第一段进水到预缺氧区，预缺氧区之后为厌氧区、缺氧Ⅰ区和好氧Ⅰ区。好氧Ⅰ区至缺氧Ⅰ区设置内回流设施，污水分成4部分进入主体构筑物。装置末端的低氧区有DO在线传感器，DO信号经处理后传递到PLC控制器，作用于变频鼓风机。对主体构筑物各单元体积比、回流污泥百分比、内循环百分比、预缺氧区及其他3个缺氧区的流量控制以及低氧区DO的控制方法为重点。本发明用于城市污水处理。

Description

连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种除磷装置及控制方法，具体涉及一种连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷的装置及其控制方法。属于污水深度处理的理论、技术与方法领域，尤其适用于大中小城镇生活污水的深度处理。

背景技术

富营养化问题是当今世界各国面临的最主要的水污染问题之一，近年来尽管我国城市污水的处理率不断提高，但是由氮、磷污染引起的水体富营养化问题没有得到根本的解决，甚至有日益严重的趋势。我国目前执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(2002)对总氮、总磷最高允许排放浓度进行了明确要求，标准非常严格苛刻。

目前，中国大部分城市污水处理厂采用生物脱氮除磷的方式，生物处理法的优点是不依赖药剂，运行稳定，费用低等。但生物脱氮除磷在反应过程均有碳源的需求，而中国大部分城市污水处理厂的原水均具有碳/氮比低的特点。为了完成脱氮除磷，使得污水处理厂能够达标排放，大部分污水处理厂需要额外投加外碳源作为补充，或者投加混凝剂来进行化学除磷，促成氮、磷的达标排放。但是，投加外碳源或者混凝剂，均会造成碳的间接排放，增加经济负担，不符合可持续发展的原则。而污水本身含有的碳源，如果能够进行充分利用，将大大降低外碳源和混凝剂的投加量，甚至不加，这不仅会大大提高环境效益，且会带来可观的经济效益。因此开发适用于城市污水深度脱氮除磷的工艺技术和控制方法是污水处理技术领域的难题，也是迫切需求。

综上所述，现有的城市污水处理厂，由于原水碳源不能充分利用，单元设置和回流等设置不合理，导致运行效果差、大量投加化学药剂、运行费用高的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的城市污水处理厂，由于原水碳源不能充分利用，单元设置和回流等设置不合理，导致运行效果差、大量投加化学药剂、运行费用高的问题。进而提供了一种连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置及控制方法。

本发明的技术方案是：一种连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，它包括脱氮除磷装置，它还包括回流系统和过程控制系统；所述脱氮除磷装置为多段进水，脱氮除磷装置包括流量调节池、主体构筑物、第一段缺氧区进水泵控制阀、第一段厌氧区进水泵控制阀、第二段进水泵控制阀、第三段进水泵控制阀、第一段预缺氧区进水泵、第一段厌氧区进水泵和第二段缺氧区进水泵、第三段进水泵、多个机械搅拌装置、多个池内曝气设施、第一段好氧区鼓风机、第二段好氧区鼓风机和第三段好氧区鼓风机；所述主体构筑物内通过多个隔墙将其分成九个区域，所述主体构筑物内的九个区域由左至右依次为预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅰ区D1、好氧Ⅰ区N1、缺氧Ⅱ区D2、好氧Ⅱ区N2、缺氧Ⅲ区 D3、好氧Ⅲ区N3和低氧区Npt；第一段预缺氧区进水泵、第一段厌氧区进水泵和第二段缺氧区进水泵和第三段进水泵的一端分别与预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3连接；第一段预缺氧区进水泵、第一段厌氧区进水泵和第二段缺氧区进水泵和第三段进水泵的另一端分别与第一段缺氧区进水泵控制阀、第一段厌氧区进水泵控制阀、第二段进水泵控制阀和第三段进水泵控制阀连接，实现多段进水；预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3分别设有一个机械搅拌装置；好氧Ⅰ区N1、好氧Ⅱ区N2、好氧Ⅲ区N3和低氧区Npt的下部分别设有一个池内曝气设施，第一段好氧区鼓风机、第二段好氧区鼓风机和第三段好氧区鼓风机的一端分别通过管道与池内曝气设施连接；所述回流系统包括污泥回流系统和内循环系统，污泥回流系统包括污泥回流泵和污泥回流泵控制阀，回流泵的一端通过管道与预缺氧区D_Pr连接，回流泵的另一端连接污泥回流泵控制阀，污泥回流泵控制阀通过管道与排泥管道连接；内循环系统包括内循环泵和内循环泵控制阀，内循环泵的一端与缺氧Ⅰ区D1连接，内循环泵的另一端连接内循环泵控制阀，内循环泵控制阀的一端通过管道与好氧Ⅰ区N1连接；所述过程控制系统包括进水流量控制系统和 DO控制系统，进水流量控制系统包括测定仪、PC机和流量分配PLC控制器，进水流量测定仪的一端与流量调节池连接，进水流量测定仪的另一端与PC机连接，PC机与流量分配 PLC控制器连接，流量分配PLC控制器通过第一段缺氧区进水泵控制阀、第一段厌氧区进水泵控制阀、第二段进水泵控制阀、第三段进水泵控制阀、内循环泵控制阀和污泥回流泵控制阀，来控制第一段预缺氧区进水泵、第一段厌氧区进水泵、第二段进水泵、第三段进水泵、内循环泵和污泥回流泵；DO控制系统包括后置低氧区鼓风机、在线DO传感器、 DO测定仪主机、PLC控制器和曝气控制阀门，后置低氧区鼓风机通过管道与位于低氧区 Npt内的池内曝气设施连接，曝气控制阀门安装在所述管道上，在线DO传感器伸入到低氧区Npt内，在线DO传感器与DO测定仪主机连接，DO测定仪主机与PC机连接，PC机与PLC控制器连接，PLC控制器与曝气控制阀门连接。

进一步地，低氧区N_Pt内还包括填料，低氧区N_Pt的上部侧壁上开设有出水口，防护网安装在出水口上，且防护网位于低氧区N_Pt的内侧壁上，出水槽安装在低氧区N_Pt的上部外侧壁上，且出水槽用于承装低氧区N_Pt的排出水，出水槽内的水通过管道流经二沉池进水管道与二次沉淀池连接，二次沉淀池的排出端设置有剩余污泥排出管道。

进一步地，好氧Ⅰ区N1的混合液经内循环泵返回缺氧Ⅰ区D1，内循环比为80％。

进一步地，二次沉淀池的一部分剩余污泥经污泥回流泵返回预缺氧区D_Pr。

优选地，低氧区N_Pt投加的填料为球形填料。

优选地，填料的材质为聚乙烯，直径45mm，填料开孔率为99％，开孔形状为蜂窝网状。

进一步地，低氧区N_Pt设置的出水口，所述出水口的大小，按日流量最大值和最小值，满足过水流速0.8～2.5m/s。

优选地，出水口上设置的防护网的开孔为正方形，且边长小于40mm。

本发明还提供了一种使用连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制方法，它包括以下步骤：

步骤一：启动阶段；

主体构筑物接种污泥后，首先对污泥进行为期20天的培养驯化，驯化结束后开始正常运行；

步骤二：正常连续运行；

步骤二一：设定污水在主体构筑物内的平均水力停留时间为8h～12h；

步骤二二：原污水由流量调节池，经过进水流量测定仪，PC机根据进水流量测定仪测定的系统总流量值，流量值输入PC机，PC机将信号传递到流量分配PLC控制器中，流量分配PLC控制器控制第一段预缺氧区进水泵、第一段厌氧区进水泵、第二段进水泵和第三段进水泵注入主体构筑物的预缺氧区D_Pr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3，

其中，进水体积分别为总流量值的20％、20％、30％和30％；

污泥回流量为总流量的60％；

内循环为总流量的80％；

步骤二三：将第一段好氧区鼓风机、第二段好氧区鼓风机和第三段好氧区鼓风机与池内曝气设施连接，每台鼓风机的最大出风量根据系统污水量确定，达到好氧Ⅰ区N1、好氧Ⅱ区N2和好氧Ⅲ区N3内的溶解氧浓度DO为2.0～3.0mg/L，后置低氧区鼓风机的最大出风量，按低氧区N_Pt溶解氧DO浓度为1.0mg/L选定；

步骤二四：预缺氧区D_Pr、厌氧区A1、缺氧Ⅰ区D1、好氧Ⅰ区N1、缺氧Ⅱ区D2、好氧Ⅱ区N2、缺氧Ⅲ区D3、好氧Ⅲ区N3和低氧区N_Pt的体积比分别为1:1:1:2:1:3:1:2:1；

步骤二五：最后，在低氧区N_Pt内设置在线DO传感器，控制低氧区N_Pt的DO浓度范围为0.5mg/L～0.8mg/L；

DO浓度在0.5mg/L～0.8mg/L范围内，后置低氧区鼓风机的转速不变；

DO浓度的数值高于0.8mg/L时，后置低氧区鼓风机为变频鼓风机，调低变频鼓风机的转速；

调低变频鼓风机转速的具体调整方式为：

S1：当DO值大于1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的30％～40％；

S2：当0.8mg/L≤DO≤1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的40％～50％；

S3：当DO浓度低于0.5mg/L，调高鼓风机转速；

具体调整方式为：

S11：当0.3mg/L≤DO≤0.5mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的120％～130％；

S12：当0.0mg/L≤DO≤0.3mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的130％～140％，

至此，完成了对连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制。

进一步地，污水的化学需氧量为150～550mg/L，总氮为20～80mg/L。

本发明与现有技术相比具有以下改进效果：

1、本发明设置了低氧区，在低氧区可发生同步硝化反硝化，进一步充分利用系统残余碳源，降低出水TN水平,随污泥回流到系统的硝酸盐的量也会降低，进一步提升除磷效果。低氧区填加填料，填料表明可以固定大量的微生物，使得系统生物量大大提高，生物种类更加丰富，对同步硝化反硝化的发生起到促进和稳定作用。

2、本发明增加了预缺氧区，并在预缺氧区进水，可去除回流污泥携带的硝酸盐氮，使得降低进入厌氧区的硝酸盐氮的量降低，降低硝酸盐氮与聚磷菌对碳源的竞争，厌氧区释磷更加充分，好氧区磷的吸收也更充分。

3、本发明的厌氧区后设置缺氧区，从好氧区设置内循环设施，将好氧区产生的硝酸盐氮回流到缺氧区，一方面缺氧区发生反硝化，去除硝酸盐氮，另外硝酸盐氮可以为缺氧吸磷提供电子受体硝酸盐，实现反硝化除磷。反硝化除磷的实现，实现一碳两用，不仅可以促进脱氮，同时提高磷的去除水平。

4、本发明通过PLC系统控制低氧区的DO浓度，在线调整鼓风机转数，可大大降低过曝气的危害，同时降低曝气能耗。

5、本发明采用多点进水的方式，且在第一段的预缺氧区和厌氧区分别进水，可充分利用原水碳源，并同时提高脱氮除磷效率。

6、本发明尤其适合低碳/氮比城市污水的深度处理。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，包括脱氮除磷装置，它还包括回流系统和过程控制系统；

所述脱氮除磷装置为多段进水，脱氮除磷装置包括流量调节池1、主体构筑物2、第一段缺氧区进水泵控制阀7、第一段厌氧区进水泵控制阀8、第二段进水泵控制阀9、第三段进水泵控制阀10、第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵14和第二段缺氧区进水泵15、第三段进水泵16、多个机械搅拌装置19、多个池内曝气设施20、第一段好氧区鼓风机21、第二段好氧区鼓风机22和第三段好氧区鼓风机23；

所述主体构筑物2内通过多个隔墙将其分成九个区域，所述主体构筑物2内的九个区域由左至右依次为预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅰ区D1、好氧Ⅰ区N1、缺氧Ⅱ区D2、好氧Ⅱ区N2、缺氧Ⅲ区D3、好氧Ⅲ区N3和低氧区Npt；

第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵14和第二段缺氧区进水泵15和第三段进水泵16的一端分别与预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3连接；第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵14和第二段缺氧区进水泵15和第三段进水泵16的另一端分别与第一段缺氧区进水泵控制阀7、第一段厌氧区进水泵控制阀8、第二段进水泵控制阀9和第三段进水泵控制阀10连接，实现多段进水；预缺氧区Dpr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3分别设有一个机械搅拌装置19；好氧Ⅰ区N1、好氧Ⅱ区N2、好氧Ⅲ区N3和低氧区Npt的下部分别设有一个池内曝气设施20，第一段好氧区鼓风机21、第二段好氧区鼓风机22和第三段好氧区鼓风机23的一端分别通过管道与池内曝气设施20连接；

所述回流系统包括污泥回流系统和内循环系统，污泥回流系统包括污泥回流泵18和污泥回流泵控制阀12，回流泵18的一端通过管道与预缺氧区D_Pr连接，回流泵18的另一端连接污泥回流泵控制阀12，污泥回流泵控制阀12通过管道与排泥管道32连接；内循环系统包括内循环泵17和内循环泵控制阀11，内循环泵17的一端与缺氧Ⅰ区D1连接，内循环泵17的另一端连接内循环泵控制阀11，内循环泵控制阀11的一端通过管道与好氧Ⅰ区 N1连接；

所述过程控制系统包括进水流量控制系统和DO控制系统，进水流量控制系统包括测定仪4、PC机5和流量分配PLC控制器6，进水流量测定仪4的一端与流量调节池1连接，进水流量测定仪4的另一端与PC机5连接，PC机5与流量分配PLC控制器6连接，流量分配PLC控制器6通过第一段缺氧区进水泵控制阀7、第一段厌氧区进水泵控制阀8、第二段进水泵控制阀9、第三段进水泵控制阀10、内循环泵控制阀11和污泥回流泵控制阀 12，来控制第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵14、第二段进水泵15、第三段进水泵16、内循环泵17和污泥回流泵18；DO控制系统包括后置低氧区鼓风机24、在线DO传感器25、DO测定仪主机26、PLC控制器27和曝气控制阀门28，后置低氧区鼓风机24通过管道与位于低氧区Npt内的池内曝气设施20连接，曝气控制阀门28安装在所述管道上，在线DO传感器25伸入到低氧区Npt内，在线DO传感器25与DO测定仪主机26连接，DO测定仪主机26与PC机5连接，PC机5与PLC控制器27连接，PLC控制器27与曝气控制阀门28连接。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的低氧区N_Pt内还包括填料29，低氧区N_Pt的上部侧壁上开设有出水口30，防护网31安装在出水口30上，且防护网 31位于低氧区N_Pt的内侧壁上，出水槽32安装在低氧区N_Pt的上部外侧壁上，且出水槽32 用于承装低氧区N_Pt的排出水，出水槽32内的水通过管道流经二沉池进水管道33与二次沉淀池3连接，二次沉淀池3的排出端设置有剩余污泥排出管道34。如此设置，填料不会流失，出水槽使得进入二沉池的水流水量更加平稳，利于污泥沉淀，剩余污泥排出管道用于排泥，使得系统保持正常泥量。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的好氧Ⅰ区N1的混合液经内循环泵17返回缺氧Ⅰ区D1，内循环比为80％。如此设置，保证内循环量既可以满足硝酸盐氮的回流量，又不会因回流比过大导致回流泵消耗过多电能。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的二次沉淀池3的一部分剩余污泥经污泥回流泵18返回预缺氧区D_Pr。如此设置，回流污泥可为系统提供足够的泥量，保证污泥量稳定，且可以将一部分硝酸盐氮回流到预缺氧区进行反硝化，提高总氮去除率。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的低氧区N_Pt投加的填料29为球形填料。如此设置，填料可以增加污泥储量，且球形填料水流的剪切力均匀，填料附着更结实，且更容易形成较大的比表面积，附着更多的微生物。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的填料29的材质为聚乙烯，直径45mm，填料开孔率为99％，开孔形状为蜂窝网状。如此设置，通过该填料，增加低氧区污泥浓度和污泥丰富性，提高同步硝化反硝化速率。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的低氧区N_Pt设置的出水口30，所述出水口30的大小，按日流量最大值和最小值，满足过水流速0.8～2.5m/s。如此设置，保证正常的过水流量和流速。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的出水口30上设置的防护网 31的开孔为正方形，且边长小于40mm。如此设置，便于拦截填料，避免填料随出水流失。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本发明的主体构筑物最前端设置预缺氧区，回流污泥回流至预缺氧区，第一段进水到预缺氧区，预缺氧区之后为厌氧区、缺氧Ⅰ区和好氧Ⅰ区。好氧Ⅰ区至缺氧Ⅰ区设置内回流设施，污水分成4部分分别在预缺氧区、缺氧Ⅰ区、缺氧Ⅱ区和缺氧Ⅲ区进入主体构筑物。装置末端设置低氧区，其中设置DO在线传感器，通过主机与PC机连接，并将采集的 DO信号经PC机处理后传递到PLC控制器，PLC控制器的输出信号直接作用于变频鼓风机。主体构筑物各单元体积比、回流污泥百分比、内循环百分比、预缺氧区及其他3个缺氧区的流量控制以及低氧区DO控制是该装置涉及到的重要控制方法，也是该装置运行成败的关键。本发明适用于低C/N城市污水的深度处理或现有采用A/O或A2/O工艺的城市污水处理厂的提标改造。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式一种使用连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制方法，它包括以下步骤：

步骤一：启动阶段；

主体构筑物接种污泥后，首先对污泥进行为期20天的培养驯化，驯化结束后开始正常运行；

步骤二：正常连续运行；

步骤二一：设定污水在主体构筑物2内的平均水力停留时间为8h～12h；

步骤二二：原污水由流量调节池2，经过进水流量测定仪4，PC机5根据进水流量测定仪4测定的系统总流量值，流量值输入PC机5，PC机5将信号传递到流量分配PLC控制器6中，流量分配PLC控制器6控制第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵 14、第二段进水泵15和第三段进水泵16注入主体构筑物2的预缺氧区D_Pr、厌氧区A1、缺氧Ⅱ区D2和缺氧Ⅲ区D3，

其中，进水体积分别为总流量值的20％、20％、30％和30％；

污泥回流量为总流量的60％；

内循环为总流量的80％；

步骤二三：将第一段好氧区鼓风机21、第二段好氧区鼓风机22和第三段好氧区鼓风机23与池内曝气设施20连接，每台鼓风机的最大出风量根据系统污水量确定，达到好氧Ⅰ区N1、好氧Ⅱ区N2和好氧Ⅲ区N3内的溶解氧浓度DO为2.0～3.0mg/L，后置低氧区鼓风机24的最大出风量，按低氧区N_Pt溶解氧DO浓度为1.0mg/L选定；

步骤二四：预缺氧区D_Pr、厌氧区A1、缺氧Ⅰ区D1、好氧Ⅰ区N1、缺氧Ⅱ区D2、好氧Ⅱ区N2、缺氧Ⅲ区D3、好氧Ⅲ区N3和低氧区N_Pt的体积比分别为1:1:1:2:1:3:1:2:1；

步骤二五：最后，在低氧区N_Pt内设置在线DO传感器25，控制低氧区N_Pt的DO浓度范围为0.5mg/L～0.8mg/L；

DO浓度在0.5mg/L～0.8mg/L范围内，后置低氧区鼓风机24的转速不变；

DO浓度的数值高于0.8mg/L时，后置低氧区鼓风机24为变频鼓风机，调低变频鼓风机的转速；

调低变频鼓风机转速的具体调整方式为：

S1：当DO值大于1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的30％～40％；

S2：当0.8mg/L≤DO≤1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的40％～50％；

S3：当DO浓度低于0.5mg/L，调高鼓风机转速；

具体调整方式为：

S11：当0.3mg/L≤DO≤0.5mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的120％～130％；

S12：当0.0mg/L≤DO≤0.3mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的130％～140％，

至此，完成了对连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制。其它组成和连接关系与具体实施方式一至八中任意一项相同。

本发明设置了低氧区，并在低氧区内实现同步硝化反硝化，同步硝化反硝化的发生，微生物可以利用更多的内源碳进行反硝化，使得系统反硝化对碳源的需求更少，对低碳/ 氮比污水来说，可大大提高总氮去除效率，且降低对外碳源的需求量。

本发明通过对低氧区实现DO控制，控制DO浓度范围为0.5mg/L-0.8mg/L，可大大降低曝气的能耗，降低运行成本，且更容易促成同步硝化反硝化的发生，降低反硝化对外碳源的需求量，提高总氮去除效率。

本发明通过在低氧区投加填料来增加污泥量和微生物丰富度。

本发明通过多段进水，并控制进水流量，可以更加充分利用原水的碳源进行反硝化，对低碳/氮比污水，可大大提高总氮去除效率，降低外碳源的需求量，降低运行费用。

本发明设置了预缺氧区，降低进入厌氧区的硝酸盐的量，有效的降低了硝酸盐对厌氧区磷释放的影响，进而有效的提高了厌氧释磷量，污水中更多的有机物以聚合物形式储存在微生物体内，为后续好氧区磷的吸收储备更多能量。

本发明在厌氧区充分释放磷，设置内循环，在缺氧一区发生反硝化除磷。缺氧区发生反硝化除磷，以硝酸盐氮为电子受体，实现一碳两用，可同时提高氮和磷的去除率，且降低反硝化和磷去除对碳源的需求，对低碳/氮比污水的同步脱氮除磷尤其有利。

本发明的主体构筑物2的各单元设定了相应的体积比例，根据脱氮除磷的每个步骤的反应速率进行体积的确定，既可以保证反应完全，又不浪费系统容量，降低基建费用。

本发明各段的进水流量比例、污泥回流比例、内循环比例，进水流量比的设定，是根据大量试验，保证充分利用系统反应容量，充分利用原水碳源进行反硝化；污泥回流比的设定，一方面保证回流的污泥量保证系统泥量稳定，另外保证回流污泥中的硝酸盐氮尽可能被回流到系统进行反硝化，提高系统的总氮的去除率；内循环的设置主要保证回流充足的硝酸盐氮，为反硝化的发生提供充足的电子受体，但内循环比也不是越大越好，内循环比太大，泵的循环能量过高，电费大幅度增加，且反硝化也受限于电子供体碳源，过多的硝酸盐氮不能被完全反硝化。所述内循环比，是根据大量的试验，既可以保证回流充足的硝酸盐氮，泵的能量消耗也不至于过大。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的污水的化学需氧量为150～ 550mg/L，总氮为20～80mg/L。如此设置，便于符合城镇实际污水的参数。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

本发明的具体实现原理如下：

结合图1来说明，本发明将原污水分四点分别在进入反应器(具体指第一段预缺氧区进水泵13、第一段厌氧区进水泵14和第二段缺氧区进水泵15和第三段进水泵16的另一端分别与第一段缺氧区进水泵控制阀7、第一段厌氧区进水泵控制阀8、第二段进水泵控制阀9和第三段进水泵控制阀10连接，原水进入厌氧区A1、缺氧Ⅰ区D1、缺氧Ⅱ区D2、缺氧Ⅲ区D3，实现多段进水；)，第一段的进水可为回流污泥携带的硝酸盐提供碳源，降低硝酸盐的浓度，使得进入厌氧区的硝酸盐浓度足够低，避免硝酸盐反硝化与厌氧释磷的碳源竞争，降低硝酸盐对厌氧释磷的影响。

厌氧区充分释磷后，混合污水进入第一段缺氧区D1，第一段好氧区N1的内循环混合液也同时进入第一段缺氧区D1，缺氧区D1内，反硝化聚磷菌会利用内循环混合液携带的硝酸盐作为电子受体，发生反硝化吸磷，磷去除的同时，硝酸盐氮也被去除，实现一碳两用，大大降低碳源的需求。

在主反应器的末端设置低氧区，以DO控制系统来控制低氧区的DO浓度，可促进同步硝化反硝化的发生，充分利用未完全去除的碳源，以及微生物自身氧化等的内碳源，进一步去除硝酸盐氮，使得进入二次沉淀池的硝酸盐氮尽可能低，满足出水排放要求，降低随污泥回流返回系统的硝酸盐的量，提高氮去除率的同时，大大降低曝气能耗。

以上结构上的改进，可以省去更多的碳源需求，并保证系统在较低的碳/氮比下，运行费用最省，且达到深度脱氮除磷的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，它包括脱氮除磷装置，其特征在于：它还包括回流系统和过程控制系统；

所述脱氮除磷装置为多段进水，脱氮除磷装置包括流量调节池（1）、主体构筑物（2）、第一段缺氧区进水泵控制阀（7）、第一段厌氧区进水泵控制阀（8）、第二段进水泵控制阀（9）、第三段进水泵控制阀（10）、第一段预缺氧区进水泵（13）、第一段厌氧区进水泵（14）和第二段缺氧区进水泵（15）、第三段进水泵（16）、多个机械搅拌装置（19）、多个池内曝气设施（20）、第一段好氧区鼓风机（21）、第二段好氧区鼓风机（22）和第三段好氧区鼓风机（23）；

所述主体构筑物（2）内通过多个隔墙将其分成九个区域，所述主体构筑物（2）内的九个区域由左至右依次为预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅰ区（D1）、好氧Ⅰ区（N1）、缺氧Ⅱ区（D2）、好氧Ⅱ区（N2）、缺氧Ⅲ区（D3）、好氧Ⅲ区（N3）和低氧区（N_Pt）；原水进入预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅱ区（D2）、缺氧Ⅲ区（D3），实现多段进水；并在低氧区（N_Pt）内发生同步硝化反硝化；

第一段预缺氧区进水泵（13）、第一段厌氧区进水泵（14）和第二段缺氧区进水泵（15）和第三段进水泵（16）的一端分别与预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅱ区（D2）和缺氧Ⅲ区（D3）连接；

第一段预缺氧区进水泵（13）、第一段厌氧区进水泵（14）和第二段缺氧区进水泵（15）和第三段进水泵（16）的另一端分别与第一段缺氧区进水泵控制阀（7）、第一段厌氧区进水泵控制阀（8）、第二段进水泵控制阀（9）和第三段进水泵控制阀（10）连接，实现多段进水；预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅱ区（D2）和缺氧Ⅲ区（D3）分别设有一个机械搅拌装置（19）；好氧Ⅰ区（N1）、好氧Ⅱ区（N2）、好氧Ⅲ区（N3）和低氧区（N_Pt）的下部分别设有一个池内曝气设施（20），第一段好氧区鼓风机（21）、第二段好氧区鼓风机（22）和第三段好氧区鼓风机（23）的一端分别通过管道与池内曝气设施（20）连接；

所述回流系统包括污泥回流系统和内循环系统，污泥回流系统包括污泥回流泵（18）和污泥回流泵控制阀（12），污泥回流泵（18）的一端通过管道与预缺氧区（D_Pr）连接，污泥回流泵（18）的另一端连接污泥回流泵控制阀（12），污泥回流泵控制阀（12）通过管道与排泥管道连接；内循环系统包括内循环泵（17）和内循环泵控制阀（11），内循环泵（17）的一端与缺氧Ⅰ区（D1）连接，内循环泵（17）的另一端连接内循环泵控制阀（11），内循环泵控制阀（11）的一端通过管道与好氧Ⅰ区（N1）连接；

所述过程控制系统包括进水流量控制系统和DO控制系统，进水流量控制系统包括测定仪（4）、PC机（5）和流量分配PLC控制器（6），进水流量测定仪（4）的一端与流量调节池（1）连接，进水流量测定仪（4）的另一端与PC机（5）连接，PC机（5）与流量分配PLC控制器（6）连接，流量分配PLC控制器（6）通过第一段缺氧区进水泵控制阀（7）、第一段厌氧区进水泵控制阀（8）、第二段进水泵控制阀（9）、第三段进水泵控制阀（10）、内循环泵控制阀（11）和污泥回流泵控制阀（12），来控制第一段预缺氧区进水泵（13）、第一段厌氧区进水泵（14）、第二段缺氧区进水泵（15）、第三段进水泵（16）、内循环泵（17）和污泥回流泵（18）；DO控制系统包括后置低氧区鼓风机（24）、在线DO传感器（25）、DO测定仪主机（26）、PLC控制器（27）和曝气控制阀门（28），后置低氧区鼓风机（24）通过管道与位于低氧区（N_Pt）内的池内曝气设施（20）连接，曝气控制阀门（28）安装在所述管道上，在线DO传感器（25）伸入到低氧区（N_Pt）内，在线DO传感器（25）与DO测定仪主机（26）连接，DO测定仪主机（26）与PC机（5）连接，PC机（5）与PLC控制器（27）连接，PLC控制器（27）与曝气控制阀门（28）连接。

2.根据权利要求1所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：低氧区（N_Pt）内还包括填料（29），低氧区（N_Pt）的上部侧壁上开设有出水口（30），防护网（31）安装在出水口（30）上，且防护网（31）位于低氧区（N_Pt）的内侧壁上，出水槽（32）安装在低氧区（N_Pt）的上部外侧壁上，且出水槽（32）用于承装低氧区（N_Pt）的排出水，出水槽（32）内的水通过管道流经二沉池进水管道（33）与二次沉淀池（3）连接，二次沉淀池（3）的排出端设置有剩余污泥排出管道（34）。

3.根据权利要求2所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：好氧Ⅰ区（N1）的混合液经内循环泵（17）返回缺氧Ⅰ区（D1），内循环比为80%。

4.根据权利要求3所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：二次沉淀池（3）的一部分剩余污泥经污泥回流泵（18）返回预缺氧区（D_Pr）。

5.根据权利要求2所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：低氧区（N_Pt）投加的填料（29）为球形填料。

6.根据权利要求5所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：填料（29）的材质为聚乙烯，直径45mm，填料开孔率为99%，开孔形状为蜂窝网状。

7.根据权利要求2所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：低氧区（N_Pt）设置的出水口（30），所述出水口（30）的大小，按日流量最大值和最小值，满足过水流速0.8~2.5m/s。

8.根据权利要求2所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置，其特征在于：出水口（30）上设置的防护网（31）的开孔为正方形，且边长小于40mm。

9.一种使用权利要求1至8中任意一项权利要求所述的连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：启动阶段；

主体构筑物接种污泥后，首先对污泥进行为期20天的培养驯化，驯化结束后开始正常运行；

步骤二：正常连续运行；

步骤二一：设定污水在主体构筑物（2）内的平均水力停留时间为8h~12h；

步骤二二：原污水由流量调节池（1），经过进水流量测定仪（4），PC机（5）根据进水流量测定仪（4）测定的系统总流量值，流量值输入PC机（5），PC机（5）将信号传递到流量分配PLC控制器（6）中，流量分配PLC控制器（6）控制第一段预缺氧区进水泵（13）、第一段厌氧区进水泵（14）、第二段缺氧区进水泵（15）和第三段进水泵（16）注入主体构筑物（2）的预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅱ区（D2）和缺氧Ⅲ区（D3），

其中，进水体积分别为总流量值的20%、20%、30%和30%；

污泥回流量为总流量的60%；

内循环为总流量的80%；

步骤二三：将第一段好氧区鼓风机（21）、第二段好氧区鼓风机（22）和第三段好氧区鼓风机（23）与池内曝气设施（20）连接，每台鼓风机的最大出风量根据系统污水量确定，达到好氧Ⅰ区（N1）、好氧Ⅱ区（N2）和好氧Ⅲ区（N3）内的溶解氧浓度DO为2.0~3.0mg/L，后置低氧区鼓风机（24）的最大出风量，按低氧区（N_Pt）溶解氧DO浓度为1.0mg/L选定；

步骤二四：预缺氧区（D_Pr）、厌氧区（A1）、缺氧Ⅰ区（D1）、好氧Ⅰ区（N1）、缺氧Ⅱ区（D2）、好氧Ⅱ区（N2）、缺氧Ⅲ区（D3）、好氧Ⅲ区（N3）和低氧区（N_Pt）的体积比分别为1:1:1:2:1:3:1:2:1；

步骤二五：最后，在低氧区（N_Pt）内设置在线DO传感器（25），控制低氧区（N_Pt）的DO浓度范围为0.5mg/L~0.8mg/L；

DO浓度在0.5mg/L~0.8mg/L范围内，后置低氧区鼓风机（24）的转速不变；

DO浓度的数值高于0.8mg/L时，后置低氧区鼓风机（24）为变频鼓风机，调低变频鼓风机的转速；

调低变频鼓风机转速的具体调整方式为：

S1：当DO值大于1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的30%~40%；

S2：当0.8mg/L≤DO≤1.0mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的40%~50%；

当DO浓度低于0.5mg/L，调高变频鼓风机转速的具体调整方式为：

S11：当0.3mg/L≤DO≤0.5mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的120%~130%；

S12：当0.0mg/L≤DO≤0.3mg/L时，变频鼓风机转速为原转速的130%~140%，

至此，完成了对连续流强化同步硝化反硝化与反硝化除磷装置的控制。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：污水的化学需氧量为150～550mg/L，总氮为20～80mg/L。